對顆粒飼料加工過程中常規水分控制技術的分析

werd06 · 發表于 2011-9-17 13:51:26

顆粒飼料的水分含量是一項非常重要的質量指標，它直接影響到顆粒飼料的品質和加工企業的經濟效益,對其進行有效控制是保證飼料產品質量安全的關鍵之一。水分含量超過規定的標準，顆粒飼料容易發霉變質，不利于保存，還會使營養成分的含量相對減少，降低了飼料的能量；水分含量太低，會影響飼料口味并造成過大的重量損失，加工企業經濟效益明顯下降。在飼料加工過程中，適宜的水分含量有利于制粒，能提高顆粒飼料產品的加工質量和生產效率，降低加工成本。如何控制顆粒飼料的水分含量，成為飼料加工企業普遍關心的問題。
顆粒飼料加工所用原料來源及品種的多樣性，帶來了飼料加工中間產品以及最終產品水分分布的差異和含水量的多變性。研究表明，混合后半成品粉料的水分變化一般在9％～14％之間；調質前粉料的水分含量在12.5％左右；調質后入模物料的水分含量在15.0％～16.5％之間比較合理，生產的顆粒飼料加工質量較好，光潔度均勻，粉化率低，同時能耗也較低，最終產品的水分含量也易達到標準要求（一般加工后顆粒飼料的水分應不高于12.5%）。
1水分控制技術
原料本身的水分含量及調質過程中水分添加量和冷卻效果是影響顆粒飼料產品最終水分含量的主要因素。在顆粒飼料加工過程中，應根據不同的情況綜合控制這些因素，才能保證產品的最終水分含量達到預期目標。
1.1原料的水分控制
顆粒飼料是由多種原料配合制成,成品飼料的水分與原料密切相關，當原料水分超標引起成品飼料水分超標時,現行的顆粒飼料加工工藝無法解決,只有從控制原料的水分抓起,才能有效控制成品顆粒飼料的水分。首先必須有完善的原料管理制度，嚴格控制原料采購和進庫關，常規原料的進倉水分含量不應超過正常指標，凡不符合要求的一律不準采購和進庫，水分超標的原料，一般情況下不得加工成品飼料。第二，易吸水的原料應盡量不要壓倉，不能靠墻堆碼，應根據原料品種制定適宜的存貯時間，超過存貯時間應重新測量其水分含量。第三，注意倉庫管理，倉庫應定時通風，一般要設有控溫、控濕裝置，原料出庫遵循“先進先出”原則，保證出庫原料的水分含量與其它質量指標在規定的波動范圍內，應根據正常生產條件下的原料用量限量進料，盡量縮短原料庫存期。
1.2調質過程中的水分控制
調質是制粒前對粉狀料進行水熱處理，通過調質可提高飼料的可消化性，提高顆粒硬度，降低顆粒粉化率，殺滅致病菌，節省制粒能耗，提高模、輥壽命。調質時蒸汽（水分）的添加量會對調質效果和成品顆粒飼料的水分含量產生較大影響。加入蒸汽過多，會使物料變得過軟，易堵塞模孔，影響生產,成品顆粒水分含量偏高；若蒸汽添加不足,顆粒機產量低，壓模、壓輥磨損大，熟化度低，產品表面粗糙，粉化率高，電耗大。
調質后物料的水分含量是判斷調質效果的重要指標之一，可通過調節進汽量和蒸汽的質量來控制蒸汽的添加量。在生產過程中，要根據粉料的含水率進行相應調整，使入模物料能達到理想的溫度和水分含量。對于正常含水率的粉料,調質需要的是干蒸汽，含水的蒸汽會對調質、制粒等帶來不利的影響。一般按生產率的4%～6%來添加蒸汽量比較合理。對于水分含量較低的粉料，就要想辦法增加物料的水分含量，可通過降低蒸汽壓力、關閉所有或部分疏水閥、添加不飽和蒸汽、增加調質時間等方法來增加調質后物料的水分含量，以提高顆粒的水分。對于水分含量較高的粉料，應采用高壓超飽和蒸汽，使調質后粉料溫度達到要求而含水量不至于過高。
1.3冷卻過程中的水分控制
冷卻是為了降低顆粒飼料的溫度，使其不超過室溫3～5℃，帶走顆粒中的水分，使顆粒飼料產品水分含量符合規定的標準。冷卻后顆粒飼料的溫度和水分必須都達到要求才能進行包裝，否則成品在貯存過程中易發霉變質。應根據剛脫模出來的顆粒飼料的產量、溫度、水分、顆粒大小及其成分及時調整冷卻風量和冷卻時間，對于較干、較小的顆粒飼料所用的冷卻風量應小些、冷卻時間應短些；相反，較濕、較大的顆粒飼料則應加大風量、延長冷卻時間。要保證所有顆粒獲得相同的冷卻時間，應嚴格按照冷卻器的使用要求來操作，保證其均勻地自動出料。在制粒開始和結束的過程中,冷卻器應多工作幾分鐘,尤其制粒機停機后,冷卻器應再工作10min左右，保證顆粒全部出機。
2水分添加技術
當原料本身含水量較低，使得混合后粉料的含水率遠低于12.5%時，通過物料混合時噴加霧化水可提高制粒效率和顆粒飼料質量，降低動力消耗，并可減少產品的重量損耗，提高經濟效益。
要想給粉料添加水分，必須對進廠原料、混合粉料和最終產品的水分進行實時監控，只有當混合粉料和最終產品的水分都低于12.5%時才能考慮水分添加。水的添加量由人工根據檢測結果設定，目標水分應設定在高于初始水分2個百分點處，但最高水分不得超過13%。如果混合粉料初始水分是11.2%，則目標水分應是13%；如果混合粉料初始水分是9.2%，則目標水分應是11.2%。
由于粉料水分存在一定的波動，在采用人工檢測進行水分添加時，一定要時刻檢測顆粒飼料產品最終水分，在每批飼料生產初期更要勤查，根據檢測結果調整水分添加量和飼料在冷卻器內停留時間，使產品最終水分達到目標水分。對大多數制粒產品來說，目標水分最好設定為12.5%，任何時候都不應超過13%，否則容易發霉變質。
目前常用的水添加設備是水自動添加系統，適用于向混合機內添加水，使粉料的水分增加，解決飼料廠原料水分過低，生產成本過高等問題。水添加系統主要由不銹鋼儲水罐、防銹電磁閥、水泵、防銹流量計和智能流量儀等組成，噴水量和噴水延時時間可在智能流量儀上設定。該系統采用先進的微電腦自動控制技術，具有自動化程度高、添加比例準確、控制可靠、操作方便等特點，但對混合機內噴嘴的要求很高，必須達到完全霧化，才能確保均勻添加。該技術存在的主要問題是水分添加量相對固定，不能根據原料、加工過程變化適時調整，容易造成成品顆粒飼料含水率偏高。
還有一種加水方法是在制粒機壓縮室內噴霧加水，在此處噴霧加水具有蒸發降溫的作用,可有效地抑制蒸汽逸出，使產品保留更多的原有水分，可使產品的水分增加量與此處的加水量一致。大量的試驗結果表明，此種方法加水量最多為0.5%，高于此值，產品質量將會下降。安全使用這種系統的方法是使用水分在線檢測裝置，實時調節控制噴霧量，防止最終產品水分過高。
3水分在線檢測與控制技術
顆粒飼料在加工過程中，物料水分受到粉碎、水及蒸汽等液體添加物、調質、制粒和冷卻等因素的影響，不斷發生變化。即使同一批原料，在每一個工序水分變化也不相同，產品含水量與工藝過程中物料含水量呈非線性相關，根本無法預測出最終產品的水分含量。因此，飼料加工中最理想的水分測控方法應該是在線的實時監測與控制，動態預報產品水分含量，達到最佳控制飼料產品水分的目的。
顆粒飼料加工水分在線檢測與控制技術有兩種控制方案，一種是反饋控制，另一種是前饋控制。反饋控制是在線檢測冷卻后顆粒飼料的水分，前饋控制在線檢測的是調質前粉料的水分，兩者都是將檢測值與顆粒飼料產品水分的設定值進行比較，根據比較結果控制調質蒸汽（水分）添加量和在制粒機壓縮室噴霧加水量。前饋與反饋相比，采樣料與準備加水料在時間上更為接近一些，實時性更強，所以一般選用前饋控制。顆粒飼料加工水分在線控制是一種質的飛躍，使成品含水量保持在標準值最窄的區域內，有利于產品的水分含量穩定，提高經濟效益。
在線水分測量均為間接法，通過測量與水分相關的物性參數變化，尤其是電特性方面的改變，獲得物料的含水量值。在線水分測量除要求保證測量精度、滿足測量的實時性外,還要求重視測量數據的可重復性、測量信息的保真性以及測量與測量數據處理的智能化程度。通過分析比較當今發展起來的水分在線測量方法，微波法被證明是一種理想的水分在線測量方法，已在許多方面得到了成功的應用，且在國外也已應用到飼料水分測量中。
微波水分測量的誤差低于±0.4%，且重復性誤差小于±0.2%，瞬時采樣讀數為10次/s，精度高，性能穩定，抗干擾和抗沖擊能力強，可以為飼料加工過程提供全程的水分監控，使工廠效益最大化而損失極小化，是一種安全的、具有可觀性和可控性的系統，是飼料加工在線水分實時測控的一種最佳選擇。實際應用中，微波水分測量與控制系統包括微波檢測單元、測量信號處理單元、系統邏輯控制單元、加水與水量控制單元、顯示與監視單元等。
4小結
顆粒飼料成品水分含量受原料、倉儲、飼料加工過程中每一個環節的影響，在加工過程中加強對加工對象的水分控制，能夠提高生產率，增加經濟效益，特別是通過在線控制粉料的水分含量，可提高顆粒飼料的質量及均一性，對于保證產品質量具有重要意義。